Բարձր արագությամբ շարժիչային ռոտորի տեխնոլոգիա

Նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցների կայծակնային արագության հետեւում, ատամնաբույժների ձեռքում ճշգրիտ եւ լուռ զորավարժությունների հետեւում, եւ գործարաններում ճշգրիտ մեքենայական գործիքների գերարագ գործողության ներսում կա չմշակված տեխնոլոգիական հերոս, գերարագ շարժիչային ռոտոր: Այս պտտվող բաղադրիչը, որը ունի ավելի քան տասնյակ սանտիմետր տրամագիծ, հանգիստ վերափոխում է մեր աշխարհը րոպեում տասնյակ հազարավոր հեղափոխությունների արագությամբ:

Ինչպես են աշխատում արագընթաց ռոտորները. Երբ էլեկտրամագնիսները հանդիպում են մեխանիկայի հետ

Բարձր արագությամբ շարժիչները, որպես կանոն, վերաբերում են ռոտացիոն արագությամբ համակարգերին, որոնք գերազանցում են 10,000 հեղափոխությունը րոպեում (RPM), որոշ կրճատման ծրագրեր, որոնք հասնում են ավելի քան 100,000 ռ / վ: Այս զարմանալի արագությունն առաջարկում է երկու հիմնական առավելություն. Բարձր էներգիայի խտություն (նույն ծավալի ավելի մեծ ուժ) եւ արագ դինամիկ արձագանք , բայց այն նաեւ ներկայացնում է եզակի ֆիզիկական մարտահրավերներ:

Էլեկտրամագնիսական գործողությունը ռոտորային գործողության հիմքն է: Երբ հոսանքը հոսում է Ստատիկ ոլորունների միջոցով, այն առաջացնում է պտտվող մագնիսական դաշտ: Մշտական մագնիսական սինխրոն շարժիչներում ռոտորի մշտական մագնիսների մագնիսական դաշտը համաժամեցնում է այս պտտվող դաշտի հետ, իսկ ինդուկցիոն շարժիչներում ռոտորը առաջացնում է իր մագնիսական դաշտը էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի միջոցով: Որպես արագության մեծացում, մագնիսական դաշտի փոխարինող հաճախականությունը կտրուկ աճում է, թե ինչու է արագընթաց շարժիչները հաճախ օգտագործում են 2 բեւեռ կամ 4 բեւեռային ձեւավորում `գործառնական հաճախությունը նվազեցնելու համար:

Մեխանիկական դինամիկան հավասարապես կրիտիկական է: Ըստ ֆիզիկայի Forgula F = mω ²r f = mω ²r , կենտրոնախույս ուժը համաչափ է ռոտացիոն արագության հրապարակին: Սա նշանակում է, որ ժամը 20,000 ռ-ով ռոտորի մակերեւույթի կենտրոնախույս ուժը կարող է հասնել տասնյակ հազարավոր անգամ Երկրի ծանրության, համարժեքը յուրաքանչյուր քառակուսի սանտիմետր կիրառելու համար: Բացի այդ, յուրաքանչյուր ռոտոր ունի իր կրիտիկական արագությունն (իր ռեզոնանսային հաճախականությանը համապատասխան արագությունը), եւ գործառնական արագությունը պետք է խուսափի այս վտանգավոր գոտուց:

Նյութական հեղափոխություն. Ածխածնի մանրաթելերի մեծ մուտքը

Ծայրահեղ կենտրոնախույս ուժերի ներքո ավանդական մետաղական նյութերը կարճ են ընկնում: Մուտքագրեք ածխածնի մանրաթելային կոմպոզիտներ, մի հրաշք նյութ, որը փոխառված է օդատիեզերքից:

Ածխածնի մանրաթելը հպարտանում է որոշակի ուժի (ամրության խտության հարաբերակցությամբ) բարձր ամրության պողպատից ավելի քան հինգ անգամ, մինչդեռ դրա խտությունը պողպատի ընդամենը մեկ քառորդ է: Այս հատկությունները այն դարձնում են իդեալական 'զրահ', արագընթաց ռոտորների համար: Tesla's Model S Plaid Drive Motor- ը առաջինն էր զանգվածային արտադրության այս տեխնոլոգիան, հասնելով 20,000 ռ / վ արագությամբ արագությունների: Սկզբունքը ներառում է բարձր լարվածության ածխածնի մանրաթելային շերտեր մշտապես մագնիսների մակերեսի շուրջը եւ դրանք հատուկ խեժով մաքրելու համար `պաշտպանիչ թեւ կազմելու համար: Սա ոչ միայն կանխում է մշտական մագնիսները ցրվելով, այլեւ կիրառում է ճառագայթային պարկուճ (մոտ 200-300 MPA) `փխրուն մշտական մագնիսական նյութը պաշտպանելու համար:

Նույնիսկ ավելի լավ է, ածխածնային մանրաթելն ունի ծայրահեղ ցածր ջերմային ընդլայնման գործակից (մոտ 0,5 × 10 ^-6/ ℃), որը թույլ է տալիս փոքր օդի բացեր (կրճատվել է 30-50%) եւ զգալիորեն բարելավում է մագնիսական հոսքի օգտագործումը: Թեստերը ցույց են տալիս, որ ածխածնի մանրաթելային թեւերը կարող են նվազեցնել ռոտորի eddy հոսանքների կորուստները ավելի քան 60% -ով եւ բարելավել համակարգի արդյունավետությունը 0.2-0,5 տոկոսային կետով:

Կառուցվածքային նորամուծություններ. Բազմազան լուծումներ

Տարբեր ծրագրեր են տվել ռոտորի բազմազան ձեւերի տեղադրում.

· Մետաղապահով մշտական մագնիսների ռոտորներ . Օգտագործեք բարձր ամրության ոչ մագնիսական համաձուլվածքներ (օրինակ, տիտանի) `մշտական մագնիսները պահելու համար: Այս հասուն տեխնոլոգիան տառապում է բարձրակարգ ընթացիկ կորուստներից:

· Ներքին մագնիսական մագնիս ռոտորներ . Մագնիսներ, երկաթե միջուկի ներսում `ավելի լավ անվտանգության համար, բայց մեծ արագությամբ հագեցած են հագեցվածության:

· Կոշտ ասինխրոն ռոտորներ . Գործեք առանց ոլորունների, ապավինելով եգիպտային հոսանքներին, դրանք դարձնելով 100,000 RPM- ից բարձր ծայրահեղ բարձր արագությամբ:

Մագնիսական լեվիտացիոն ռոտորները ներկայացնում են կտրող եզրը: Ռոտորը կասեցնելու համար էլեկտրամագնիսական ուժեր օգտագործելով, մեխանիկական շփումը ամբողջությամբ վերացվում է: Որոշ մագնիսական լեվացիայի մոլեկուլային պոմպը հասնում է 120,000 ռ / վ արագությամբ թրթռացող ամպրոպի տակ 1 միկրոնի ներքեւի թրթռումներով, այն դարձնելով կիսահաղորդիչների արտադրության կրիտիկական սարք: Այնուամենայնիվ, նրա բարդ կառավարման համակարգը նույնպես հանգեցնում է բարձր ծախսերի:

Միջամտության պիտանի դիզայնը նուրբ, բայց կարեւոր արտադրություն մանրամասն է: 20,000 RPM շարժիչի համար ռոտորային միջուկի եւ լիսեռի միջեւ միջամտությունը պետք է ճշգրիտ լինի 32 միկրոնի սահմաններում (մարդու մազերի մեկ երրորդի մոտ մեկ երրորդը), որը վերահսկվում է 0,030 մմ-ի սահմաններում. '

Ծրագրեր. Առօրյա կյանքից արդյունաբերություն

Բարձր արագությամբ ռոտորի տեխնոլոգիան ներթափանցել է բազմաթիվ դաշտեր.

· Նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցներում այն ծառայում է որպես առաջատարի հիմք (օրինակ, Zeekr 001 fr շարժիչը 20,620 ռ / վ) եւ օգտագործվում է վառելիքի բջիջների օդային կոմպրեսորներ (100,000+ RPM) եւ էլեկտրական տուրբոններ:

· Կենցաղային տեխնիկայի , բարձրակարգ փոշեկուլներ աշխատում են 100,000 RPM խոզանակային շարժիչներ `80 դեցիբիլից ցածր աղմուկի մակարդակներով:

· Բժշկական սարքերում ստոմատոլոգիական ձեռքերը հասնում են 400,000 RPM արագության արագությամբ ընդամենը 3-5 մմ տրամագծով:

Արդյունաբերական հատվածը նույնիսկ ավելի լայն ծրագրեր է տեսնում.

· գերարագ spindles (30,000-100,000 RPM) հնարավորություն է տալիս ճշգրիտ մշակել: CNC մեքենաներում

· Centrifugal կոմպրեսորները ուղղակի շարժիչ շարժիչներով (20,000-50,000 RPM) բարելավում են արդյունավետությունը 5-10% -ով:

· Energy, Flywheel էներգիայի պահպանման համակարգեր (30,000-60,000 RPM) 65% -ի դիմաց ձեռք բերված լիցքավորման / արտանետման արդյունավետության, ի հայտ գալով որպես ցանցի հաճախության կարգավորման նոր տարբերակ:

Ապագա Outlook. Ավելի արագ, ուժեղ, խելացի

Կտրող հետազոտությունները սահմանում են սահմանները.

· Carbon Nanotube- ի երկաթբունացված կոմպոզիտները կարող են բարձրացնել թեւի ուժը 50% -ով:

· Բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչ ռոտորները կարող են հասնել 2-3 տեսլայի մագնիսական դաշտերի (համեմատած ավանդական նմուշների 1 տ-ի հետ):

· 3D- տպագիր, տեղաբանորեն օպտիմիզացված ռոտորներն արդեն հասել են 20% քաշի կրճատմանը, 30% ուժի բարելավմամբ:

Թվային տեխնոլոգիաները բաց են նոր հնարավորություններ.

· Թվային երկվորյակներ տարբեր պայմաններում ռոտորի կատարողականը նմանեցնում են:

· Ներկառուցված ցուցիչները հնարավորություն են տալիս իրական ժամանակի առողջության մոնիտորինգ:

· AI Algorithms- ը օպտիմիզացնում է նմուշները, մեկ դեպքի բարելավման արդյունավետությունը 1,2 տոկոսային կետով:

Կայունությունը նաեւ կենտրոնացում է.

· · Հազվագյուտ երկրային մշտական մագնիսները նվազեցնում են ռեսուրսների կախվածությունը:

· Հեշտ ապամոնտաժման ձեւավորումն աճում է մշտական մագնիսների վերականգնման տեմպերը 60% -ից մինչեւ 95%:

· BIO- ի վրա հիմնված կոմպոզիտներ ցածր ածխածնի ոտնահետքեր:

Ավանդական մետաղներից մինչեւ ածխածնի մանրաթելից, մեխանիկական կրումներից մինչեւ մագնիսական գավազան, արագընթաց շարժիչային ռոտորների էվոլյուցիան արդյունաբերական նորարարության խտացրած պատմությունն է: Այս տեխնոլոգիան շարունակում է արագ առաջ անցնել, հետագա ապագա ծրագրերը բաշխված էներգիայի, տիեզերական ուսումնասիրության եւ դրանից դուրս: As իշտ այնպես, ինչպես ռոտորը պահպանում է հավասարակշռությունը մեծ արագությամբ, տեխնոլոգիական առաջընթացը պետք է կատարյալ հավասարակշռություն գտնի նորարարության եւ հուսալիության եւ արժեքի միջեւ: Այս հավասարակշռող ակտը տիրապետելը շարունակում է մնալ ինժեներների վերջնական նպատակը: